KR100860347B1 - 브이씨엠을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템 및 그방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 홈네트워크 상의 각종 환경정보를 수집하고, 수집한 환경정보에 따라 전자기기들을 제어하는 동시에 사용자의 사생활이 외부로 노출되지 않도록 상기 환경정보 및 제어에 관한 기록에 대한 보안서비스를 제공하기 위해 통합 관리 수단인 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명의 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템은 온도, 습도 및 조도 중 어느 하나 이상인 환경정보를 획득하고 암호화하여, 지그비(ZigBee)통신을 이용하여 하기 관리서버로 전송하기 위한 VCM(Virtual control monitoring); 및 상기 VCM으로부터 수신한 상기 환경정보에 해당하는 전자기기 제어를 위한 제어신호를 생성하는 관리서버를 포함한다.

VCM, 홈네트워크, 통합서비스, 통합관리모듈, 통합제어시스템, 센서, 보안

Description

브이씨엠을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템 및 그 방법{Integrated service secure system for home-network using VCM and thereof method}

도 1은 본 발명에 따른 VCM의 일실시예를 나타내는 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 홈네트워크 관리서버의 일실시예를 나타내는 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 홈네트워크 상의 VCM 활용의 일실시예를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 301~308, 311: VCM 120: 신호변환부

130: 정보보안부 140, 210: 송수신부

150: 정보감지부 160: 적외선신호처리부

200, 300: 관리서버

본 발명은 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 홈네트워크 상의 각종 환경정보를 수집하고, 수집한 환경정보에 따라 전자기기들을 제어하기 위해 통합 관리 수단인 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

VCM(Virtual Control Monitoring)은 IEEE 802.15.4 기반의 지그비(ZigBee) 무선 네트워크 기술을 이용하여 홈네트워크 상의 각종 환경정보를 수집 및 전자기기의 제어정보를 전송하기 위한 홈네트워크 통합 관리 수단이다.

한편, 여기서 말하는 홈네트워크 서비스 시스템은 집안의 모든 전자기기들의 상태에 따른 제어를 의미한다.

종래에는 이러한 홈네트워크 상의 다양한 전자기기들을 제어하기 위해 각각의 전자기기들마다 다른 종류의 제어부를 필요로 했으며, 전자기기들의 제어 및 기타 서비스를 제공함에 있어서도 전자기기들마다 별도의 방법들이 요구되었다. 이렇듯 종래 기술로는 다양한 전자기기들의 특정 상태에 따른 제어 서비스를 통합적으로 제공하거나 관리하기가 어렵다.

현재 홈 및 아파트 단지 등에서의 전자기기들을 통합적으로 관리하기 위한 하나의 단일 통합 관리 솔루션이 제공되고 있지 않은 상태이다.

따라서, 본 발명은 저전력의 통합 관리 수단을 통해 홈네트워크 상의 전자기기들의 통합 제어 및 관리를 하고 사용자의 사생활이 외부로 노출되지 않도록 보안 을 강화하도록 하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템 및 그 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 온도, 습도 및 조도 중 어느 하나 이상인 환경정보를 획득하고, 획득한 상기 환경정보를 지그비(ZigBee)통신을 이용하여 하기 관리서버로 전송하기 위한 VCM(Virtual control monitoring); 및 상기 VCM으로부터 수신한 상기 환경정보에 해당하는 전자기기 제어를 위한 제어신호를 생성하는 관리서버를 포함하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 목적은 온도, 습도 및 조도 센서 중 어느 하나 이상을 통해 환경정보를 VCM에서 획득하는 제1단계; 획득한 상기 환경정보 및 상기 VCM의 인증신호를 관리서버로 전송하는 제 2단계; 상기 관리서버로부터 상기 환경정보에 해당하는 전자기기 제어를 위한 제어신호 및 인증신호를 수신하는 제3단계; 상기 수신된 인증신호를 확인하고 적법한 관리서버의 인증신호인지를 판단하여 제어신호를 수락 또는 거절하는 제4단계; 제어신호가 수락되었을 때, 수신한 상기 제어신호에 해당하는 적외선신호를 생성하는 제5단계; 및 상기 적외선신호를 상기 전자기기로 전송하는 제6단계를 포함하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 또다른 목적은 VCM으로부터 관리서버가 온도, 습도 및 조도 중 어느 하나 이상인 환경정보에 해당하는 디지털 값을 수신하는 제1단계; 수신한 상기 디지털 값에 해당하는 전자기기 제어를 위한 제어신호를 생성하는 제2단계; 및 상기 관리서버에서 생성한 상기 제어신호를 상기 VCM으로 전송하는 제3단계를 포함하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 방법에 의해 달성된다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 VCM의 일실시예를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, VCM(100)은 전자기기로부터 환경정보를 감지하여 처리하고, 관리서버로부터의 제어신호에 따른 전자기기의 제어를 수행하는 제어부로서, 각종 환경정보를 획득하기 위한 정보감지부(150), 정보감지부(150)를 통해 획득한 환경정보를 디지털 값으로 변환시키기 위한 신호변환부(120), 외부로 전송될 신호를 암호화하여 외부노출로부터 보호하고 수신된 암호화된 신호를 복호화하는 정보보안부(130) 및 암호화된 상기 신호를 관리서버로 전송하고 관리서버로부터 신호를 수신하는 송수신 부(140)를 포함한다.

정보감지부(150)는 온도센서, 습도센서 및 조도센서 등 각종 환경정보를 센싱하기 위한 센서들을 포함한다. 이들 센서들을 통해 욕실의 물온도, 주방의 습도, 거실의 조도 등을 감지한다. 여기서 정보감지부(150)는 온도센서, 습도센서 및 조도센서에 국한되지 않고, 압력센서 및 터치센서 등 다양한 감지용 센서들이 사용될 수 있다.

이렇게 감지한 환경정보들은 아날로그 신호들로서 이들을 데이터 처리하기 위해 신호변환부(120)를 통해 디지털 값으로 변환한다. 신호변환부(120)는 ADC(Analog Digital Converter)임이 바람직하다.

디지털 값으로 변환된 상기 환경정보는 정보보안부(130)에 포함되어있는 암호알고리즘을 이용하여 암호화한 후 암호화되어 있는 인증신호와 함께 송수신부(140)를 통해 관리서버로 전송된다. 상기 암호알고리즘은 IEEE 802.15.4 MAC 기반의 무선 네트워크 기술인 지그비(ZigBee)의 외부노출 위험성 때문에 이를 보완하기 위한 보안책이며, 128bit 비밀키 암호알고리즘을 이용한 데이터 암호화 서비스를 제공한다.

상기 128bit 비밀키 암호알고리즘이란 기본적으로는 128비트의 키에 의해 128비트의 평문을 전자와 환자를 조합하여 암호화하는 방식이다. 전자는 문자의 순서를 바꾸어 놓는 것이고 환자는 어떤 문자를 다른 문자로 바꾸어 놓는 것을 말하는데, 어떤 순서로 바꾸어 놓는지, 어느 문자를 어느 문자로 바꾸어 놓는지를 나타내는 것이 암호알고리즘과 키이다. 또한 암호화와 복호와에 같은 키를 사용하기 때 문에 공통키 또는 대칭형 암호라고도 하며 키가 노출되면 정보가 그대로 노출되기 때문에 키는 송신자와 수신자만이 알고 있어야 한다.

한편, 관리서버에서 상기 암호화된 인증신호를 복호화하고 적법한 VCM으로부터의 신호인지를 파악하면 암호화된 상기 디지털 값을 복호화하여 이를 처리하고 처리한 결과에 대한 전자기기 제어신호를 생성한다.

VCM(100)은 송수신부(140)를 통해 제어신호 및 인증신호를 수신하고, 수신한 인증신호를 복호화한 후 제어신호를 보낸 관리서버를 인증한다. 인증이 되면 암호화되어 있는 제어신호를 복호화한 후 적외선신호처리부(160)를 통해 해당 전자기기로 전송하여 전자기기를 제어한다.

여기서 적외선신호처리부(160)는 학습형 적외선 센서를 포함하는 것으로서, 관리서버(200)에 미리 설정저장되어 있는 제어용 적외선신호들뿐 아니라, 새로운 전자기기의 추가로 인한 새로운 적외선 신호 대역에 대한 사용자의 입력을 통해 관리서버(200)로 하여금 제어용 적외선 신호의 저장관리를 가능하게 한다.

VCM(100)은 홈네트워크 상의 각종 전자기기들에 해당하는 환경정보를 획득하고, 관리서버(200)로부터 수신한 제어신호를 이용하여 전자기기들의 제어하기 위해 센싱 및 적외선통신이 가능한 위치에 각각 배치되어야 한다.

또한, VCM(100)은 전자기기를 제어하기 위해 적외선신호처리부(160)를 이용할 뿐 아니라, 전자기기에 유선으로 연결되어 시리얼통신을 이용하여 전자기기에 제어신호를 전송할 수 있다.

VCM(100)은 이렇게 독립적으로 동작하기 위해 별도의 전원공급원을 필요로 하며, 소모전력을 최소화하여야 한다. 이에 VCM(100)을 컨트롤하기 위한 MCU(Micro Cotrol Unit, 110)는 일예로 ATmega128L이 사용될 수 있으며, 이 MCU(110)의 sleep/active모드를 time 스케줄링 기법으로 운용하여 소모전력을 저전력으로 관리할 수 있다. 따라서 VCM(100)의 장시간 독립적 운용이 가능하다.

한편, VCM(100)은 기능의 확장을 위한 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 및 SPI(serial peripheral interface)를 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 홈네트워크 관리서버의 일실시예를 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 관리서버(200)는 제어부인 VCM(100)과 지그비통신을 위한 송수신부(210)를 포함하며, 데이터 처리를 위한 메모리, 기능확장을 위한 각종 슬롯, 데이터 통신을 위한 각종 포트 및 이들을 제어하기 위한 Intel Xscale PXA255와 같은 마이크로컨트롤러를 포함한다.

관리서버(200)는 VCM(100)으로부터 암호화된 환경정보 및 인증신호를 수신하여 이를 처리하고, 처리결과로서 환경정보에 해당하는 전자기기의 제어를 위한 제어신호 및 VCM(100)에 접근하기 위한 인증신호를 생성한다.

관리서버(200)는 각각의 환경정보에 대한 임계치 값을 미리 설정저장하고 있어 VCM(100)으로부터 수신한 환경정보와 임계값을 상호 비교하여 환경정보에 해당하는 값이 임계값 이상일 경우 해당 전자기기를 제어하기 위한 제어신호를 생성한다.

여기서, 임계값은 사용자가 미리 설정해 놓는 값으로서, 일예로 욕실 물의 온도일 경우, 임계값을 40℃로 설정해 놓을 수 있고, VCM(100)에서 획득한 욕실 물 의 온도 값을 지그비통신을 통해 수신하여 미리 설정된 임계값 40℃와 상호 비교한다. 비교 결과 욕실 물의 온도인 환경정보 값이 임계값 이상일 경우 욕실 물 공급을 제어하기 위한 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 지그비통신을 통해 욕실의 VCM(100)으로 전송하여 VCM(100)의 적외선신호처리부(160)를 통해 욕실의 물 공급을 제어한다. 이때 욕실 물 공급장치에는 적외선신호를 수신하여 물 공급을 제어하기 위한 별도의 장치가 구비됨이 바람직하다.

또한, 여기서 임계값은 관리서버에 미리 설정저장되어 있는 값으로서, 홈네트워크 서비스를 제공받는 사용자의 개인 프로파일에 따른 환경정보 임계값일 수 있다. 개인 프로파일은 사용자에 대한 개인 성향에 관련된 정보로서 사용자가 선호하는 온도, 습도, 조도 등일 수 있으며, 이러한 개인 프로파일은 관리서버가 사용자로부터 확보한 정보로서 유동적일 수 있다. 즉, 계절이나 시간의 흐름과 같이 상황에 따라 변화될 수 있는 사용자의 개인성향을 개인 프로파일로서 정보화하여 적절한 서비스를 제공하고자 함이다.

환경정보 및 제어신호를 송수신하는 VCM과 관리서버(200) 사이에는 데이터의 노출위험이 상당히 크기 때문에 VCM의 송수신부와 관리서버(200)의 송수신부에는 정보보안부가 연결되어 데이터의 노출, 위조 및 변조로부터 보호한다.

도 3은 본 발명에 따른 홈네트워크 상의 VCM 활용의 일실시예를 나타내는 도면이다. 독립적인 VCM을 제어목적지인 욕실, 주방, 서재, 안방, 거실, 현관 및 주차장 등에 설치된 전자기기에 제어신호를 전송할 수 있는 위치에 배치한다.

배치된 VCM은 각 제어목적지의 온도, 습도 및 조도 등 환경정보를 센싱한다. 센싱한 환경정보는 VCM에 의해 디지털 값으로 변환되어 관리서버(300)에 전송되고, 관리서버(300)는 수신한 환경정보에 대한 디지털 값과 사용자에 의해 미리 설정저장되어 있는 각 환경정보에 대한 임계값을 비교하여 제어신호를 생성한다. 관리서버(300)는 다시 생성한 제어신호를 해당 VCM으로 전송하고 이를 수신한 VCM은 적외선신호처리부(160)를 통해 임계값을 초과한 환경정보를 갖는 제어목적지의 전자기기를 제어한다.

제어신호는 욕실의 물 공급장치의 제어, 주방의 홈가전기기들의 제어, 주차관리를 위한 제어, 서재, 안방, 거실, 현관 등의 조명기기, 에어컨, 가습기, TV, 선풍기 등 전자기기의 제어를 위한 신호이다.

한편, VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템의 일실시예를 살펴보면 다음과 같다.

사용자가 아파트 단지 주차장에 진입하면 차량 VCM(307)과 연동된 네비게이션으로부터 차량의 위치정보를 획득하고 차량 VCM(307)은 획득한 위치정보를 관리서버(300)로 전송한다. 또한 주차장 VCM(308)은 비어 있는 주차공간정보를 획득하여 관리서버(300)로 전송한다. 차량의 위치정보와 주차공간정보를 수신한 관리서버(300)는 이들 정보를 바탕으로 차량을 빈 주차공간으로 유도하기 위한 제어신호를 차량 VCM(307)으로 전송하고, 차량 VCM(307)은 제어신호를 수신하여 차량 네비게이션을 통해 사용자에게 비어 있는 주차 공간에 차량을 주차할 수 있도록 도와준다. 여기서, 주차장 VCM(308)과 관리서버(300)간의 통신시에는 중간단계에 주차장 관리서버(312)나 아파트 단지 관리서버(311)를 경유할 수 있다.

주차안내를 마친 관리서버(300)는 댁내의 월패드에 가족 구성원이 도착했음을 안내하고, 욕실 VCM(301)으로 제어신호를 전송하여 욕실의 물 공급장치를 제어함으로써 목욕물을 받아 놓도록 한다.

곧이어, 주차를 마친 사용자가 현관에 들어서면 사용자 인증(환경정보)을 통해 현관 VCM(306)에 제어신호를 전송하여 현관문을 자동으로 열리게 한다.

사용자가 욕실에 들어가면 욕실 VCM(301)은 온도센서를 통해 획득한 물 온도 정보를 관리서버(300)로 전송하고 관리서버(300)는 이에 해당하는 제어신호를 욕조 VCM(301)으로 전송한다. 욕조 VCM(301)은 관리서버(300)로부터 수신한 제어신호에 따라 욕조의 조명 색깔을 변화시키고, 사용자는 욕조 조명 색깔을 통해 목욕물의 온도를 가늠할 수 있다.

한편, 주방의 가스레인지에 올려놓은 국이 끓기 시작하면서 습도를 발생시키는데 주방 VCM(302)은 습도센서를 통해 국이 끓으면서 발생시키는 습도정보를 획득하고 이를 관리서버(300)로 전송한다. 관리서버(300)는 이에 해당하는 제어신호를 주방 VCM(302)으로 전송하고 주방 VCM(302)은 이 제어신호를 이용하여 각 전자기기들의 제어한다. 즉, 제어신호는 주방의 에어커튼을 가동시키기 위한 제어신호일 수 있다.

또한 주방 VCM(302)이 냄새센서를 통해 생선조리시 발생하는 냄새를 감지하여 관리서버(300)로 냄새정보를 전송하고 관리서버(300)는 냄새정보에 대한 제어신호를 주방 VCM(302)으로 전송한다. 주방 VCM(302)은 이 제어신호를 수신하여 환풍기를 작동시키거나 요리시 조명의 밝기를 조절한다.

댁내에 사용자가 위치하고 주방의 요리가 이루어짐으로써 거실의 온도가 높아지면 거실 VCM(305)은 거실의 온도를 감지하여 관리서버(300)로 전송하고 관리서버(300)는 거실의 온도에 대한 제어신호를 생성하여 거실 VCM(305)을 통해 거실온도를 조절할 수 있도록 한다.

관리서버(300)는 인터넷과 연결되어 사용자가 원격지에서 각각의 VCM을 통해 제어하고자 하는 전자기기들에 대한 임계값들을 셋팅할 수 있다. 즉, 휴가철에도 사용자는 인터넷을 이용하여 관리서버(300)를 제어할 수 있고, 이를 통해 관리서버(300)가 댁내 홈네트워크상의 전자기기들을 제어할 수 있도록 한다.

한편, 각기 다른 제어목적지로부터 센싱되는 다양한 환경정보들이 관리서버(300)로 전송되어 각각의 환경정보들이 충돌하거나 상호간섭을 일으킬 수 있는 문제를 해결하기 위해 감지한 환경정보에 각 VCM별 또는 각 센서별로 고유식별정보를 포함시킴으로써 상호 관리의 효율성을 높일 수 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

따라서, 본 발명의 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템 및 그 방법 은 인터넷을 통해 관리서버를 제어할 수 있어 원격에서 홈네트워크 상의 전자기기들을 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 환경정보를 획득할 수 있는 VCM을 제어를 원하는 목적지에 배치함으로써 환경정보들을 수집할 수 있어 관리서버로 하여금 홈네트워크 상의 전자기기들에 대한 통합 제어가 가능하도록 하는 효과가 있다.

Claims (15)

1. 온도, 습도 및 조도 중 어느 하나 이상인 환경정보를 획득하고 암호화하여, 지그비통신을 이용하여 하기 관리서버로 전송하기 위한 VCM; 및

   상기 VCM으로부터 수신한 상기 환경정보에 해당하는 전자기기 제어를 위한 제어신호를 생성하고, 상기 환경정보에 대해 홈네트워크 서비스 사용자의 개인 프로파일에 따른 환경정보 임계값을 저장관리하는 관리서버

   를 포함하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 VCM은

   상기 제어신호에 해당하는 적외선신호를 생성하여 상기 전자기기로 전송하기 위한 적외선신호처리부;

   온도, 습도 및 조도 센서 중 어느 하나 이상을 통해 아날로그 정보인 상기 환경정보를 획득하기 위한 정보감지부;

   상기 정보감지부로부터 상기 환경정보를 전달받아 디지털 신호로 변환하기 위한 신호변환부;

   상기 신호변환부에서 변환된 상기 디지털 신호를 전달받아 상기 디지털 신호를 암호화하여 상기 환경정보를 외부노출로부터 보호하고 관리서버로 암호화된 인증신호를 보내기 위한 정보보안부; 및

   암호화된 상기 디지털 값을 지그비(ZigBee)통신을 이용해 상기 관리서버로 전송하고, 상기 관리서버로부터 상기 제어신호를 수신하기 위한 송수신부

   를 포함하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   정보보안부는 상기 환경정보 및 인증정보에 대해 암호화를 하고 수신된 상기 제어신호 및 에 대해 복호화를 하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 관리서버는 수신된 상기 환경정보 및 인증정보를 정보보안부를 통해 복호화 하여 평문으로 만들기 위한 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템.
5. 삭제
6. 제 2항에 있어서,

   상기 관리서버는 상기 VCM으로부터 수신한 상기 디지털 값과 상기 임계값을 상호 비교하여 상기 디지털 값이 상기 임계값 이상일 경우 상기 제어신호를 생성하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 시스템.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. VCM으로부터 관리서버가 온도, 습도 및 조도 중 어느 하나 이상인 환경정보에 해당하는 디지털 값을 수신하는 제1단계;

    수신한 상기 디지털 값에 해당하는 전자기기 제어를 위한 제어신호를 생성하는 제2단계; 및

    상기 관리서버에서 생성한 상기 제어신호를 상기 VCM으로 전송하는 제3단계

    를 포함하며,

    상기 관리서버는 상기 환경정보에 대해 홈네트워크 서비스 사용자의 개인 프로파일에 따른 환경정보 임계값을 저장관리하는 것을 특징으로 하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 방법.
12. 삭제
13. 제 11항에 있어서,

    상기 제1단계 및 제3단계는 지그비(ZigBee)통신을 이용하는 것인 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 방법.
14. 삭제
15. 제 11항에 있어서,

    상기 관리서버는 상기 디지털 값과 상기 임계값을 상호 비교하여 상기 디지털 값이 상기 임계값 이상일 경우 상기 제어신호를 생성하는 VCM을 이용한 홈네트워크 통합 서비스 방법.

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